JP3276168B2 - Manufacturing method of thin film SOI substrate - Google Patents

Manufacturing method of thin film SOI substrate

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JP3276168B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は薄膜SOI基板の製法に
関する。さらに詳しくは、素子形成領域の半導体結晶層
の膜厚を薄くすることができるとともに、前記半導体結
晶層内におけるストレスの発生を防ぐことができる半導
体装置を形成し得る薄膜SOI基板の製法に関する。
The present invention relates to relates <br/> the manufacturing method of the thin film SOI substrate. More specifically, semiconductor can be prevented it is possible to reduce the thickness of the semiconductor crystal layer of the element forming region, the occurrence of stress in the semiconductor crystal layer
About the manufacturing method of a thin film SOI substrate capable of forming a body unit.

【0002】なお、本明細書においては、SOIを絶縁
膜上の半導体結晶層の意味で使用し、シリコン半導体に
限定されず、広く半導体を含む意味で使用する。
[0002] In this specification, SOI is used in the meaning of a semiconductor crystal layer on an insulating film, and is not limited to a silicon semiconductor but is used in a broad sense including a semiconductor.

【0003】[0003]

【従来の技術】従来のSOI基板の製法を図4に示す。
まず、シリコン基板21上に絶縁膜であるシリコン酸化膜
22をたとえばCVD法により形成する(図4のa工程参
照)。ついで、別のシリコン基板31を前記シリコン酸化
膜22上に貼り合わせ(図4のb工程参照)、熱処理を行
なうことにより両者を密着させる(図4のc工程参
照)。つぎに、上部シリコン基板31をグラインダーなど
を用いて所望の厚さまで削り、最後に表面を鏡面研磨す
ることによりSOI基板がえられる(図4のd工程参
照)。
2. Description of the Related Art A conventional SOI substrate manufacturing method is shown in FIG.
First, a silicon oxide film as an insulating film is formed on a silicon substrate 21.
22 is formed by, for example, a CVD method (see step a in FIG. 4). Next, another silicon substrate 31 is bonded onto the silicon oxide film 22 (see step b in FIG. 4), and both are brought into close contact by performing a heat treatment (see step c in FIG. 4). Next, the upper silicon substrate 31 is ground to a desired thickness using a grinder or the like, and finally the surface is mirror-polished to obtain an SOI substrate (see step d in FIG. 4).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来の製法においては、上部シリコン基板を機械的に
研磨して所望の膜厚をえているため、研磨による膜厚制
御が難しく、極薄の、たとえば1μm以下程度の薄いシ
リコン層をうるのが困難であった。また、上部シリコン
基板を直接に絶縁膜に貼り合わせているため、上部シリ
コン基板内にストレスが発生し、半導体結晶内に結晶欠
陥が発生してしまうという問題があった。
However, in the conventional manufacturing method described above, since the upper silicon substrate is mechanically polished to obtain a desired film thickness, it is difficult to control the film thickness by polishing, and it For example, it was difficult to obtain a thin silicon layer of about 1 μm or less. Further, since the upper silicon substrate is directly bonded to the insulating film, there is a problem that stress is generated in the upper silicon substrate and crystal defects are generated in the semiconductor crystal.

【0005】本発明は、叙上の事情に鑑み、薄膜化が可
能であり、かつ膜内にストレスが発生することがない薄
膜SOI基板の製法を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the circumstances described above, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a thin film SOI substrate that can be made thin and does not generate stress in the film.

【0006】本発明のさらに他の目的は、完全に素子間
分離がなされ、基板容量のない高速素子や高耐圧素子、
さらにはラッチアップフリーな素子を実現できる半導体
装置、高速、高耐圧で低消費電力のバイポーラ半導体装
置を形成することができる薄膜SOI基板の製法を提供
することにある。
[0006] Still another object of the present invention, element isolation is performed completely, no substrate-capacity, high-speed device and the high-voltage element,
Furthermore, semiconductor devices capable of realizing latch-up-free elements , bipolar semiconductor devices of high speed, high withstand voltage and low power consumption.
It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a thin film SOI substrate on which a device can be formed .

【0007】[0007]

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の薄膜SOI基板
の製法は、半導体基板の表面に凹部を設ける工程と、
凹部内を含めた前記半導体基板上に絶縁膜を形成する工
程と、前記凹部内を含めた絶縁膜上に、表面が実質的に
平坦になるように半導体多結晶層を堆積する工程と、前
記半導体多結晶層上に別の半導体基板を貼り合わせる工
程と、該別の半導体基板を機械的研磨により薄くしてか
ら該別の半導体基板側から加熱することにより、該別の
半導体基板をシードとして前記半導体多結晶層を単結晶
化する工程と、少なくとも前記別の半導体基板を取り除
く工程からなることを特徴としている。
Preparation of a thin film SOI substrate SUMMARY OF THE INVENTION The present invention includes the steps of providing a recess in the surface of the semiconductor substrate, the
Forming an insulating film on the semiconductor substrate including the inside of the concave portion, and substantially forming a surface on the insulating film including the inside of the concave portion.
Depositing a semiconductor polycrystalline layer so as to be flat, bonding another semiconductor substrate on the semiconductor polycrystalline layer, and thinning the another semiconductor substrate by mechanical polishing.
Characterized by heating the semiconductor substrate side of the Luo said another, comprising the steps of a single crystal of the previous SL semiconductor polycrystalline layer as a seed the another semiconductor substrate, that comprises the step of removing at least the another semiconductor substrate And

【0009】[0009]

【0010】[0010]

【0011】[0011]

【作用】本発明によれば、半導体基板表面に凹部を設
け、この凹部を利用して単結晶層の膜厚をコントロール
できるため、従来に比べて薄い半導体結晶層がえられ
る。また、単結晶層を直接に絶縁膜上に形成しておら
ず、多結晶層を形成して単結晶化しているので、単結晶
層内にストレスが発生することがない。
According to the present invention, since a concave portion is provided on the surface of a semiconductor substrate and the thickness of the single crystal layer can be controlled by using the concave portion, a semiconductor crystal layer thinner than the conventional one can be obtained. In addition, since the single crystal layer is not formed directly on the insulating film, but is formed as a polycrystalline layer to be single crystallized, no stress is generated in the single crystal layer.

【0012】さらに、この凹部に薄い半導体結晶層で形
成された素子形成領域に半導体回路が形成されれば、各
素子または各素子グループごとに完全に絶縁膜で絶縁さ
れており、素子間耐圧が高くなる。また、基板での寄生
容量が発生しないため、高速動作を実現できる。さらに
は、ラッチアップフリーとすることができ、またバイポ
ーラ半導体装置では、寄生容量もなくなり、低消費電力
で作動する。
Furthermore, if a semiconductor circuit is formed in an element forming region formed of a thin semiconductor crystal layer in the recess, each element or each element group is completely insulated by an insulating film, and the withstand voltage between elements is reduced. Get higher. Further, since no parasitic capacitance occurs on the substrate, high-speed operation can be realized. Furthermore, latch-up can be free, and the bipolar semiconductor device has no parasitic capacitance and operates with low power consumption.

【0013】[0013]

【実施例】つぎに、図面を参照しながら本発明の薄膜S
OI基板の製法について詳細に説明する。図1は本発明
の一実施例にかかわる薄膜SOI基板の製法を示す工程
図である。
Next, referring to the drawings, the thin film S of the present invention will be described.
The method of manufacturing the OI substrate will be described in detail. FIG. 1 is a process chart showing a method for manufacturing a thin film SOI substrate according to one embodiment of the present invention.

【0014】まず、図1のa工程に示すように、半導体
基板1上に凹部8を設ける。具体例としてはシリコン半
導体基板1の表面にレジスト膜を塗布し、形成しようと
する凹部部分が形成されたマスクを用いてレジストパタ
ーンを形成する。ついで、パターン形成されたフォトレ
ジスト3をマスクとして、エッチングにより基板の一部
を除去して、深さ約1.5 μmの凹部を形成する。
First, as shown in step a of FIG. 1, a recess 8 is provided on a semiconductor substrate 1. As a specific example, a resist film is applied to the surface of the silicon semiconductor substrate 1, and a resist pattern is formed using a mask having a concave portion to be formed. Then, using the patterned photoresist 3 as a mask, a part of the substrate is removed by etching to form a recess having a depth of about 1.5 μm.

【0015】つぎに、フォトレジスト3を除去し、前記
半導体基板1上に絶縁膜2および半導体多結晶層4をこ
の順に形成する。具体例としては、酸素プラズマにより
フォトレジスト3を除去し、モノシラン(SiH4 )と
亜酸化チッ素(N2 O)のガスを導入して、温度800 ℃
の条件下でLP−CVD法にてシリコン酸化膜を堆積さ
せる。ついで、シリコン酸化膜上に、モノシランガスを
用いて温度700 ℃の条件下でLP−CVD法にて多結晶
シリコン層4を堆積させる。このばあいに、多結晶シリ
コン層4の表面が実質的に平坦になるまで堆積を続ける
(図1のb工程参照)。
Next, the photoresist 3 is removed, and an insulating film 2 and a semiconductor polycrystalline layer 4 are formed on the semiconductor substrate 1 in this order. As a specific example, the photoresist 3 is removed by oxygen plasma, a gas of monosilane (SiH 4 ) and nitrogen suboxide (N 2 O) is introduced, and the temperature is 800 ° C.
A silicon oxide film is deposited by the LP-CVD method under the conditions described above. Next, a polycrystalline silicon layer 4 is deposited on the silicon oxide film by LP-CVD using a monosilane gas at a temperature of 700 ° C. In this case, the deposition is continued until the surface of the polycrystalline silicon layer 4 becomes substantially flat (see step b in FIG. 1).

【0016】つぎに、図1のc工程に示すように、b工
程で堆積させた半導体多結晶層4の上に別の半導体基板
11を貼り合わせ、熱処理により両者を接合させる。具体
例としては多結晶シリコン層4の上に別のシリコン基板
11を貼り合わせ、アルゴン(Ar)と酸素(O2 )の混
合雰囲気中で熱処理(温度:約1200℃、時間:約2時
間)を行ない、多結晶シリコン層4とシリコン基板11と
を接合させる。ついで、接合した上部シリコン基板11を
機械研磨にて薄くする。このばあいに、続くアニール工
程での熱の伝達をよくするために、できるだけ薄く、具
体的には5μm程度に上部シリコン基板11を薄くするの
が好ましい。
Next, as shown in step c of FIG. 1, another semiconductor substrate is placed on the semiconductor polycrystalline layer 4 deposited in step b.
11 are bonded to each other by heat treatment. As a specific example, another silicon substrate is placed on the polycrystalline silicon layer 4.
The polycrystalline silicon layer 4 is bonded to the silicon substrate 11 by performing a heat treatment (temperature: about 1200 ° C., time: about 2 hours) in a mixed atmosphere of argon (Ar) and oxygen (O 2 ). . Next, the bonded upper silicon substrate 11 is thinned by mechanical polishing. In this case, in order to improve heat transfer in the subsequent annealing step, it is preferable to make the upper silicon substrate 11 as thin as possible, specifically, about 5 μm.

【0017】つぎに、図1のd〜e工程に示すように、
薄くした半導体基板11の上からストリップヒータなどに
よる熱処理を行ない、半導体基板11をシードとして半導
体多結晶層を単結晶化する。具体的には、ヒータ温度を
1000〜1300℃にし、2mm/秒のスピードでヒータを走査
し、シリコン基板をシードとして多結晶シリコン層を単
結晶シリコン層5にする。
Next, as shown in steps d to e of FIG.
Heat treatment is performed on the thinned semiconductor substrate 11 by a strip heater or the like, and the semiconductor substrate 11 is used as a seed to monocrystallize the semiconductor polycrystalline layer. Specifically, the heater temperature
The heater is scanned at a speed of 2 mm / sec at a temperature of 1000 to 1300 ° C., and the polycrystalline silicon layer is turned into a single crystal silicon layer 5 using the silicon substrate as a seed.

【0018】つぎに、図1のf工程に示すように、貼り
合わされた別のシリコン基板11側から単結晶半導体層の
表面に機械研磨を施し、単結晶半導体層を取り除く。こ
の際、凹部6上部の、すなわち凹部6以外の絶縁膜2が
ストッパーとして機能し、素子形成領域7の膜厚を正確
にコントロールすることができる。すなわち、凹部の深
さをコントロールすることにより前記膜厚を正確にコン
トロールすることができ、これにより、たとえば1μm
以下の薄膜化が可能となる。
Next, as shown in step f of FIG. 1, the surface of the single crystal semiconductor layer is mechanically polished from the side of the another silicon substrate 11 bonded to remove the single crystal semiconductor layer. At this time, the insulating film 2 above the concave portion 6, that is, the insulating film 2 other than the concave portion 6 functions as a stopper, and the film thickness of the element forming region 7 can be accurately controlled. That is, the film thickness can be accurately controlled by controlling the depth of the concave portion.
The following thinning is possible.

【0019】前述の具体例では、半導体基板1、堆積さ
せた半導体多結晶層としてシリコンの例で説明したが、
シリコン以外にSiC、SiGeなどの他の半導体材料
でも同様にできる。また、絶縁膜としてシリコン酸化膜
の例で説明したが、他のシリコンチッ化膜などでも同様
にできる。
In the above-described specific example, the semiconductor substrate 1 and the deposited semiconductor polycrystalline layer have been described using silicon as an example.
The same applies to other semiconductor materials such as SiC and SiGe other than silicon. Further, although the description has been given of the example of the silicon oxide film as the insulating film, the same can be applied to other silicon nitride films and the like.

【0020】さらに、多結晶半導体層を単結晶化するの
に、ストリップヒータを用いたZMR法により熱処理を
する例で説明したが、貼り合わせた別の半導体基板側か
ら1000〜1300℃位の高温に加熱して熱処理できればよ
く、電子ビームを用いた電子ビームアニールやハロゲン
ランプなどの光ランプアニール、放電灯アニールなど、
他の加熱方法でもよい。
Further, in the example described above, a polycrystalline semiconductor layer is heat-treated by a ZMR method using a strip heater in order to monocrystallize a polycrystalline semiconductor layer. It is only necessary to be able to heat and heat the substrate, such as electron beam annealing using an electron beam, light lamp annealing such as a halogen lamp, and discharge lamp annealing.
Other heating methods may be used.

【0021】前述の製法によりえられたSOI基板は、
絶縁膜上に島状の半導体単結晶層が精度よく、薄層状に
形成され、該半導体結晶層に半導体回路を形成でき、素
子形成領域7とすることができる。この素子形成領域7
に形成される半導体回路の目的に応じて、基板上に前記
島状の素子形成領域を1個または複数個形成できる。
The SOI substrate obtained by the above-described manufacturing method is
An island-shaped semiconductor single crystal layer is accurately formed in a thin layer on the insulating film, and a semiconductor circuit can be formed in the semiconductor crystal layer, and the element formation region 7 can be formed. This element formation region 7
One or a plurality of the island-shaped element formation regions can be formed on the substrate according to the purpose of the semiconductor circuit formed in the semiconductor device.

【0022】前記島状の素子形成領域毎に、従来の半導
体装置の製造プロセスにより、1素子または複数個の素
子からなる1グループが形成されることにより、素子間
の絶縁は完全になされ、高耐圧で耐放射線に優れた半導
体装置がえられ、また寄生容量やpn接合も形成されな
いため、高速で動作するラッチアップフリーな半導体装
置を実現できる。
In each of the island-shaped element forming regions, one element or one group including a plurality of elements is formed by a conventional semiconductor device manufacturing process, so that insulation between elements is completely achieved, and A semiconductor device with excellent withstand voltage and radiation resistance can be obtained, and since a parasitic capacitance and a pn junction are not formed, a latch-up-free semiconductor device that operates at high speed can be realized.

【0023】さらに、素子形成領域に半導体回路が形成
された半導体装置の表面に、保護絶縁膜を介して再度半
導体層が形成され、前述のSOI基板の製法と同様のプ
ロセスにより再度島状の素子形成領域が形成され、半導
体回路を形成することができ、この方法を繰り返すこと
により、立体的に半導体回路を形成することができる。
その結果、小面積の小さいチップで高集積度の、しかも
高特性の半導体装置がえられる。
Further, a semiconductor layer is formed again via a protective insulating film on the surface of the semiconductor device in which the semiconductor circuit is formed in the element forming region, and the island-shaped element is formed again by the same process as the above-described SOI substrate manufacturing method. A formation region is formed, and a semiconductor circuit can be formed. By repeating this method, a three-dimensional semiconductor circuit can be formed.
As a result, a semiconductor device with a high degree of integration and high characteristics can be obtained with a small chip having a small area.

【0024】つぎに、この素子形成領域にバイポーラト
ランジスタおよびMOSトランジスタが形成される例に
ついて図面を参照しながら説明する。
Next, an example in which a bipolar transistor and a MOS transistor are formed in the element formation region will be described with reference to the drawings.

【0025】まず、SOI基板の素子形成領域7にバイ
ポーラトランジスタを構成した例を図2に示す。
First, FIG. 2 shows an example in which a bipolar transistor is formed in the element forming region 7 of the SOI substrate.

【0026】この図2に示されるバイポーラトランジス
タは図1を参照しつつさきに説明した工程につづいて、
イオン注入法などにより、第1導電型(n型)の素子形
成領域7の底部に、第1導電型の高濃度領域(n+ 型領
域)22を形成し、さらに素子形成領域に拡散またはイオ
ン注入法など、従来の方法で第2導電型(p型)領域2
3、第1導電型高濃度領域24を形成し、それぞれコレク
タ領域21、ベース領域22、エミッタ領域23としてバイポ
ーラトランジスタが構成される。コレクタ領域21および
ベース領域22にはそれぞれオーミックコンタクトのため
の高濃度領域25、26が形成され、表面に形成された保護
膜27にコンタクト孔が形成され、コレクタ電極28、ベー
ス電極29、エミッタ電極20が形成され、バイポーラトラ
ンジスタが構成される。なお、19は横方向リーク防止の
ための素子分離領域(シリコン酸化膜)である。
The bipolar transistor shown in FIG. 2 is based on the steps described earlier with reference to FIG.
A first conductivity type high-concentration region (n + type region) 22 is formed at the bottom of the first conductivity type (n-type) element formation region 7 by ion implantation or the like, and further diffused or ionized into the element formation region. The second conductivity type (p-type) region 2 is formed by a conventional method such as an implantation method.
3. A first conductivity type high concentration region 24 is formed, and a bipolar transistor is configured as a collector region 21, a base region 22, and an emitter region 23, respectively. High-concentration regions 25 and 26 for ohmic contact are formed in the collector region 21 and the base region 22, respectively, contact holes are formed in a protective film 27 formed on the surface, and a collector electrode 28, a base electrode 29, and an emitter electrode are formed. 20 are formed to form a bipolar transistor. Reference numeral 19 denotes an element isolation region (silicon oxide film) for preventing lateral leakage.

【0027】比較のため、従来のバイポーラトランジス
タの断面説明図を図5に示す。
For comparison, FIG. 5 is an explanatory sectional view of a conventional bipolar transistor.

【0028】図5において、半導体基板(p型)1に低
抵抗化のためのn+ 埋込層51が形成されると共に、コレ
クタ領域52とするn- 型のエピタキシャル層が形成さ
れ、さらにベース領域53とするp型領域、ソース領域54
とするn+ 型領域が形成され、コレクタ電極55、ソース
電極56、ベース電極57が形成されている。このトランジ
スタ部分を他の領域から分離するのにLOCOS酸化膜
58およびLOCOS酸化膜58の下に、半導体基板に通じ
て形成されているp型領域59とで分離されている。した
がって、横方向の分離をLOCOS酸化膜およびpn接
合で行っており、一方、縦方向は高濃度埋込み層がある
だけである。このため、横方向、縦方向ともに分離が不
充分であり、素子間の耐圧に問題があり、また基板容量
のために素子の高速化の妨げとなっている。
[0028] In FIG. 5, the n + buried layer 51 for low resistance is formed on a semiconductor substrate (p-type) 1, n and the collector region 52 - -type epitaxial layer is formed, further the base A p-type region to be a region 53 and a source region 54
An n + -type region is formed to a collector electrode 55, a source electrode 56, base electrode 57 is formed. LOCOS oxide film to isolate this transistor part from other areas
Under the LOCOS oxide film 58 and the p-type region 59 formed through the semiconductor substrate under the LOCOS oxide film 58, it is separated. Therefore, the horizontal separation is performed by the LOCOS oxide film and the pn junction, while only the high concentration buried layer is provided in the vertical direction. For this reason, the separation is insufficient in both the horizontal and vertical directions, and there is a problem in the withstand voltage between the elements, and the speed of the elements is hindered due to the substrate capacitance.

【0029】これに対し、本発明の図2に示されるバイ
ポーラトランジスタでは、縦方向、横方向ともに酸化膜
で完全に分離されており、基板容量がないため高速素子
を実現することができる。また、素子間の耐圧を向上さ
せた高耐圧で、しかも低消費電力の半導体装置をうるこ
とができ、さらにラッチアップフリーな素子を実現する
ことができる。
On the other hand, in the bipolar transistor shown in FIG. 2 of the present invention, both the vertical and horizontal directions are completely separated by the oxide film, and since there is no substrate capacitance, a high-speed element can be realized. Further, a semiconductor device having a high withstand voltage in which the withstand voltage between elements is improved and low power consumption can be obtained, and a latch-up-free element can be realized.

【0030】つぎに、本発明によるSOI基板を使用し
てMOS半導体装置を形成すると、バイポーラのばあい
と同様に各素子が完全に絶縁膜で分離されているため、
LOCOSを通して抜けることがなく、横方向の耐圧が
大幅に向上するとともに、LOCOS酸化膜の下にチャ
ネルストップインプラを形成する必要がないため、寄生
トランジスタが形成されることもなく、ラッチアップが
発生することもない。本発明によるSOI基板にMOS
トランジスタが構成された例を図3に示す。
Next, when a MOS semiconductor device is formed using the SOI substrate according to the present invention, each element is completely separated by an insulating film as in the case of a bipolar device.
There is no escape through the LOCOS, the withstand voltage in the lateral direction is greatly improved, and there is no need to form a channel stop implant below the LOCOS oxide film, so that no parasitic transistor is formed and latch-up occurs. Not even. MOS on SOI substrate according to the present invention
FIG. 3 shows an example in which a transistor is formed.

【0031】この図3に示されるMOSトランジスタ
は、図1を参照しつつさきに説明した工程につづいて、
素子領域7の表面にゲート絶縁膜33を介してゲート電極
膜34が形成され、該ゲート電極膜34の両側から不純物が
導入されて、素子形成領域(p型)7にソース領域(n
+ 型)31とドレイン領域22が形成され、表面に形成され
た保護膜35にコンタクト孔が形成され、ソース電極36、
ゲート電極37、ドレイン電極38が形成されて、MOSト
ランジスタが構成される。この構成で素子形成領域7の
厚さは1μm以下位の薄層に形成されており、チャネル
領域p- で形成される空乏層は直接絶縁膜2まで達する
ので、スイッチング特性に優れている。
The MOS transistor shown in FIG. 3 is constructed by following the steps described earlier with reference to FIG.
A gate electrode film 34 is formed on the surface of the element region 7 with a gate insulating film 33 interposed therebetween. Impurities are introduced from both sides of the gate electrode film 34, and the source region (n) is formed in the element formation region (p-type) 7.
+ Type) 31 and the drain region 22 are formed, a contact hole is formed in the protective film 35 formed on the surface, and the source electrode 36,
The gate electrode 37 and the drain electrode 38 are formed to form a MOS transistor. In this configuration, the thickness of the element forming region 7 is formed as a thin layer of about 1 μm or less, and the depletion layer formed by the channel region p reaches the insulating film 2 directly, so that the switching characteristics are excellent.

【0032】比較のため、従来のMOSトランジスタの
断面説明図を図6に示す。図6に示される例では基板61
表面の一部を素子領域として使っており、ソース領域6
3、ドレイン領域64が形成されており、横方向の分離は
LOCOS酸化膜62を使って行なっている。また、縦方
向の分離はとくに行なっていない。基板61表面には絶縁
膜65を介してゲート電極膜66が形成され、保護膜67が形
成され、各電極68、69、70が形成されている。
FIG. 6 is an explanatory sectional view of a conventional MOS transistor for comparison. In the example shown in FIG.
Part of the surface is used as an element region, and the source region 6
3. A drain region 64 is formed, and lateral separation is performed using a LOCOS oxide film 62. Further, vertical separation is not particularly performed. On the surface of the substrate 61, a gate electrode film 66 is formed via an insulating film 65, a protective film 67 is formed, and electrodes 68, 69, and 70 are formed.

【0033】そして、図6に示される例では、素子領域
以外の基板容量が発生し、高速化の妨げとなっていた。
また、LOCOS酸化膜の下にチャネルストップインプ
ラ71が必要なばあいがある。さらに、ラッチアップが発
生するという問題があった。
In the example shown in FIG. 6, a substrate capacity other than the element region is generated, which hinders an increase in speed.
In some cases, a channel stop implant 71 is required under the LOCOS oxide film. Further, there is a problem that latch-up occurs.

【0034】これに対し、本発明の製法を応用した図3
に示されるMOSトランジスタでは、基板と素子領域を
シリコン酸化膜によって完全に分離すると共にソース領
域21、ドレイン領域22は絶縁膜2まで延びて共通領域は
形成されていない。したがって、従来技術と異なり縦方
向、横方向ともにシリコン酸化膜で完全に分離されてい
る。このため、ラッチアップフリーな、基板容量のない
高速素子を実現することができる。また、横方向の耐圧
が向上し、素子間のリークを防止することができる。
On the other hand, FIG.
In the MOS transistor shown in (1), the substrate and the element region are completely separated by a silicon oxide film, and the source region 21 and the drain region 22 extend to the insulating film 2 and no common region is formed. Therefore, unlike the prior art, both the vertical and horizontal directions are completely separated by the silicon oxide film. Therefore, it is possible to realize a latch-up-free high-speed element without substrate capacitance. Further, the withstand voltage in the lateral direction is improved, and leakage between elements can be prevented.

【0035】以上、バイポーラトランジスタおよびMO
Sトランジスタを製造する際に、本発明によりえられる
SOI基板を応用するばあいを説明したが、本発明はこ
れらを組み合わせたIC、BI−CMOSなどにも好適
に適用することができる。
As described above, the bipolar transistor and the MO
Although the case where the SOI substrate obtained by the present invention is applied when manufacturing an S transistor has been described, the present invention can be suitably applied to an IC, a BI-CMOS or the like in which these are combined.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明の製法によ
れば、半導体基板表面に設けた凹部を利用して、単結晶
層の膜厚をコントロールしているため、正確にコントロ
ールされた極薄の半導体結晶層がえられる。また、単結
晶層を直接に絶縁膜上に形成しないで、多結晶層を形成
して単結晶化しているので、単結晶層内にストレスが発
生することがなく、欠陥の少ない薄膜の半導体結晶層が
えられる。
As described above, according to the manufacturing method of the present invention, since the thickness of the single crystal layer is controlled by using the concave portion provided on the surface of the semiconductor substrate, an extremely controlled ultra-thin film is obtained. Is obtained. In addition, since a single crystal layer is not formed directly on the insulating film but is formed into a single crystal by forming a polycrystalline layer, no stress is generated in the single crystal layer and the semiconductor crystal has a small number of defects. Layers are obtained.

【0037】またこの基板を利用したバイポーラやMO
S半導体装置は素子または素子グループが完全に絶縁膜
で分離された半導体装置がえられ、バイポーラではとく
に低消費電力で動作させることができ、両者に共通し
て、高速、高耐圧、耐放射線性に強い半導体装置がえら
れる。
A bipolar or MO using this substrate
An S semiconductor device is a semiconductor device in which elements or element groups are completely separated by an insulating film. Bipolar can be operated with particularly low power consumption, and high speed, high withstand voltage, radiation resistance are common to both. A semiconductor device which is strong against aging is obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例にかかわる薄膜SOI基板の
製法を示す工程図である。
FIG. 1 is a process chart showing a method for manufacturing a thin film SOI substrate according to one embodiment of the present invention.

【図2】本発明の製法によりえられた基板に形成された
バイポーラトランジスタの断面説明図である。
FIG. 2 is an explanatory cross-sectional view of a bipolar transistor formed on a substrate obtained by a manufacturing method of the present invention.

【図3】本発明の製法によりえられた基板に形成された
MOSトランジスタの断面説明図である。
FIG. 3 is an explanatory sectional view of a MOS transistor formed on a substrate obtained by the manufacturing method of the present invention.

【図4】従来のSOI基板の製法を示す工程図である。FIG. 4 is a process chart showing a conventional SOI substrate manufacturing method.

【図5】従来技術を用いて形成されたバイポーラトラン
ジスタの断面説明図である。
FIG. 5 is an explanatory cross-sectional view of a bipolar transistor formed using a conventional technique.

【図6】従来技術を用いて形成されたMOSトランジス
タの断面説明図である。
FIG. 6 is an explanatory cross-sectional view of a MOS transistor formed using a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板 2 絶縁膜 4 半導体多結晶層 6 半導体単結晶層 7 素子形成領域 8 凹部 11 別の半導体基板 22 高濃度不純物領域 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor substrate 2 Insulating film 4 Semiconductor polycrystal layer 6 Semiconductor single crystal layer 7 Element formation region 8 Depression 11 Another semiconductor substrate 22 High concentration impurity region

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−284416(JP,A) 特開 昭60−244036(JP,A) 特開 昭60−207363(JP,A) 特開 昭64−18248(JP,A) 特開 平4−53123(JP,A) 特開 平4−180674(JP,A) 特開 昭62−130510(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 27/12 H01L 21/02 H01L 21/70 - 21/74 H01L 21/76 - 21/765 H01L 21/77 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-2-284416 (JP, A) JP-A-60-244036 (JP, A) JP-A-60-207363 (JP, A) JP-A 64-64 18248 (JP, A) JP-A-4-53123 (JP, A) JP-A-4-180674 (JP, A) JP-A-62-130510 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 27/12 H01L 21/02 H01L 21/70-21/74 H01L 21/76-21/765 H01L 21/77

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体基板の表面に凹部を設ける工程
と、該凹部内を含めた前記半導体基板上に絶縁膜を形成
する工程と、前記凹部内を含めた絶縁膜上に、表面が実
質的に平坦になるように半導体多結晶層を堆積する工程
と、前記半導体多結晶層上に別の半導体基板を貼り合わ
せる工程と、該別の半導体基板を機械的研磨により薄く
してから該別の半導体基板側から加熱することにより、
別の半導体基板をシードとして前記半導体多結晶層を
単結晶化する工程と、少なくとも前記別の半導体基板を
取り除く工程からなることを特徴とする薄膜SOI基板
の製法。
A step of forming a concave portion on the surface of the semiconductor substrate, a step of forming an insulating film on the semiconductor substrate including the inside of the concave portion, and a step of forming a real surface on the insulating film including the inside of the concave portion.
Depositing a semiconductor polycrystalline layer so as to be qualitatively flat, bonding another semiconductor substrate on the semiconductor polycrystalline layer, and thinning the another semiconductor substrate by mechanical polishing.
And then heating from the other semiconductor substrate side,
The different the steps of the single-crystallized pre Symbol semiconductor polycrystalline layer as a seed to a semiconductor substrate, a thin film SOI substrate, comprising the step of removing at least the another semiconductor substrate manufacturing method.
【請求項2】 前記単結晶化された半導体結晶層が前記
凹部の上面と同一面になるまで削りとられて形成される
ことにより、半導体結晶層の厚さが前記凹部の深さでコ
ントロールされることを特徴とする請求項1記載の製
法。
2. The thickness of the semiconductor crystal layer is controlled by the depth of the recess by forming the single crystallized semiconductor crystal layer by shaving the semiconductor crystal layer to be flush with the upper surface of the recess. The method according to claim 1, wherein:
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